10 04kv變電所設(shè)計(jì)

1、供配電課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：某紡織廠10kV/0.4kV變電所設(shè)計(jì)姓 名： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 成績(jī)?cè)u(píng)定： 2018年01月19日目 錄1. 設(shè)計(jì)題目11.1 原始資料11.1.1 設(shè)計(jì)環(huán)境及基礎(chǔ)資料11.1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容22. 功率計(jì)算及無(wú)功功率補(bǔ)償22.1 功率計(jì)算22.2 無(wú)功功率補(bǔ)償42.2.1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x42.2.2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕疽?2.2.3 無(wú)功功率平衡與補(bǔ)償43. 變壓器的選擇53.1 變壓器臺(tái)數(shù)的選擇53.2 變壓器容量的選擇63.3 變壓器類型的選擇64. 電氣主接線設(shè)計(jì)64.1 電氣主接線的基本要求64.2電氣主接線的基本形式64.3電氣主接線方案74.3

2、.1 電氣主接線方案的比較74.3.2 電氣主接線方案的確定75. 短路電流計(jì)算75.1 短路電流計(jì)算的目的75.2 短路計(jì)算的假設(shè)條件75.3 短路點(diǎn)的確定85.4 短路電流計(jì)算86. 選擇主要電氣設(shè)備117. 繼電保護(hù)的配置131 設(shè)計(jì)題目：某紡織廠10kV/0.4kV變電所設(shè)計(jì)1.1 原始資料1.1.1 設(shè)計(jì)環(huán)境及基礎(chǔ)資料（1）某紡織廠因生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)建和提高供電可靠性的需要，擬新建一廠區(qū)，為此擬新建10/0.4KV降壓變電所一座。有關(guān)負(fù)荷資料見(jiàn)附表1，新廠區(qū)總平面布置圖見(jiàn)附圖。（2）從電業(yè)部門某110/10KV變電所，變電所母線出線短路容量為350MVA，用10KV雙回架空線路向本廠配電，

3、該變電所在廠南側(cè)0.5公里。（3）功率因數(shù)應(yīng)在0.9以上(10KV)。圖1 紡織廠平面圖 表1 新廠各車間電氣設(shè)備及車間變電所負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)用電或車間單位名稱設(shè)備容量（kW）Kd計(jì)算負(fù)荷P(kW)Q(kvar)S(kVA)1紡紗車間4400.80.80.752織布車間4000.80.80.753自來(lái)水車間700.650.80.754機(jī)修車間260.30.651.175動(dòng)力車間3600.30.51.736生活區(qū)400.60.61.337倉(cāng) 庫(kù)250.30.51.178小 計(jì)13611.1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功功率補(bǔ)償 。（2）選擇變電所主變臺(tái)數(shù)、容量及型式。 （3）設(shè)計(jì)本變電所的電氣

4、主接線，選出數(shù)個(gè)電氣主接線方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定一個(gè)最佳方案。（4）進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。（5）選擇和校驗(yàn)所需的電氣設(shè)備。（6）進(jìn)行繼電保護(hù)的選擇及整定（略寫）。2 功率計(jì)算及無(wú)功功率補(bǔ)償2.1 功率計(jì)算功率計(jì)算公式如下：有功計(jì)算負(fù)荷：,無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： ,視在計(jì)算負(fù)荷： ，其中，為設(shè)備容量。則可將圖表中的P,Q,S數(shù)據(jù)計(jì)算后再填入。1. 紡紗車間：已知，2. 織布車間：已知，3. 自來(lái)水車間：已知，4. 機(jī)修車間：已知，5. 動(dòng)力車間：已知，6. 生活區(qū)：已知，7. 倉(cāng)庫(kù)：已知，8. 小計(jì)：已知，P=352+320+45.5+7.8+108+24+7.5=864.8kW，Q=264+24

5、0+34.125+9.126+186.84+31.92+8.775=774.786kvar，表1 新廠各車間電氣設(shè)備及車間變電所負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)用電或車間單位名稱設(shè)備容量（kW）Kd計(jì)算負(fù)荷P(kW)Q(kvar)S(kVA)1紡紗車間4400.80.80.753522644402織布車間4000.80.80.753202404003自來(lái)水車間700.650.80.7545.534.12556.8754機(jī)修車間260.30.651.177.89.126125動(dòng)力車間3600.30.51.73108186.842166生活區(qū)400.60.61.332431.92407倉(cāng) 庫(kù)250.30.51.17

6、7.58.775158小 計(jì)13610.640.740.90864.8774.7861161.12.2 無(wú)功功率補(bǔ)償2.2.1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x無(wú)功平衡是保證電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量的基礎(chǔ)。合理的無(wú)功補(bǔ)償和有效的電壓控制，不僅可保證電壓質(zhì)量，而且能提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性和穩(wěn)定性。2.2.2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕疽箅娏ο到y(tǒng)的無(wú)功電源與無(wú)功負(fù)荷，在各種正常運(yùn)行以及事故運(yùn)行時(shí),都應(yīng)實(shí)行分層分區(qū)、就地平衡原則，并且無(wú)功電源應(yīng)具有靈活的調(diào)節(jié)能力，和一定的檢修備用和事故備用容量。在正常運(yùn)行方式時(shí)，突然失去一臺(tái)最大的無(wú)功電源設(shè)備，系統(tǒng)應(yīng)能迅速調(diào)出無(wú)功事故備用容量，保持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定和正常供電，避免出現(xiàn)電壓崩潰；而

7、在正常檢修運(yùn)行方式下，若發(fā)生上述事故，應(yīng)采取切除部分負(fù)荷，或切除并聯(lián)電抗器等必要措施，以維持電壓穩(wěn)定。對(duì)于220kV及以上系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償，還應(yīng)考慮其提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的配置與設(shè)備類型的選擇，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。可分組投切的并聯(lián)電容器及可調(diào)節(jié)的并聯(lián)電抗器，通常為主要無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。2.2.3 無(wú)功功率平衡與補(bǔ)償對(duì)于不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)，無(wú)功功率平衡與補(bǔ)償形式有所不同。用戶為提高功率因數(shù)，所需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量，可參考圖表2。經(jīng)計(jì)算，用戶的功率因數(shù)為0.74，題目要求將功率因數(shù)提高到0.90以上。因表內(nèi)數(shù)據(jù)過(guò)多,只截取了功率因數(shù)為0.74的情況。表2 單位負(fù)荷所需的補(bǔ)償電容器容量

8、 單位：kvar/kW1原功率因數(shù)cos1要提高到的功率因數(shù)cos20.700.750.800.820.840.860.880.900.920.940.960.981.000.740.030.160.210.260.320.370.430.480.550.620.710.91故需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為Q=0.43kvar/kW×864.8kW=371.864kvar以上，才能將功率因數(shù)提高到0.90以上。表3 補(bǔ)償電容的選擇型號(hào)額定電壓/kV標(biāo)準(zhǔn)容量/ kVar相數(shù)BW0.23-4(5)-1BW0.4-12(13,14)-1(3)BW0.4-40(60,80)-1(3)BWF6.3-

9、22(25,30,40,50,100)-1WBWF10.5-22(25,30,33.4,40,50,100,120)-1WBW0.525-12(13,14)-1(3)BWM6.3-100(200,334)-1WBWF12.5-25(40,100,120,150)-1WBWM10.5-50(100,200,334)-1WBGM6.3-45(50,100)-1WBGM10.5-45(50,100)-1W0.230.40.46.310.50.5256.312.510.56.310.54 512 13 1440 60 8022 25 34 40 50 10022 25 30 33.4 40 50 10

10、0 12012 13 14100 200 33425 40 100 120 15050 100 200 33445 50 10045 50 10011 31 31111 3111111故選擇型號(hào)為BW0.4-40(60,80)-1(3)的電容器。并聯(lián)個(gè)數(shù)n=371.864kvar/80w5臺(tái)，即并聯(lián)5個(gè)如上型號(hào)的變壓器可將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.90以上。3 變壓器的選擇3.1 變壓器臺(tái)數(shù)的選擇發(fā)電廠或變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)與電壓等級(jí)、接線行式、傳輸容量以及和系統(tǒng)的聯(lián)系有密切關(guān)系。通常與系統(tǒng)具有強(qiáng)聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和樞紐變電所，在一種電壓等級(jí)下，主變壓器應(yīng)不少于兩臺(tái)；而對(duì)弱聯(lián)系的中、小型電廠和低壓側(cè)

11、電壓為6-10kV的變電所或與系統(tǒng)聯(lián)系只是備用性質(zhì)時(shí)，可只裝一臺(tái)主變壓器。本次設(shè)計(jì)為10kV/0.4kV降壓變電所，為小型變電所，故只裝一臺(tái)主變壓器。3.2 變壓器容量的選擇單元接線的主變壓器容量的確定原則。單元接線時(shí)變壓器容量應(yīng)按發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度來(lái)確定。采用擴(kuò)大單元接線時(shí)，應(yīng)盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量亦應(yīng)按單元接線的計(jì)算原則算出兩臺(tái)機(jī)容量之和來(lái)確定。發(fā)電機(jī)的額定容量為1361kVA，扣除廠用電負(fù)荷后為1161.1kVA，還需留有10%的裕度，則需1161.1×1.1=1277.21kVA，故選擇1600kVA的變壓器一臺(tái)。3.3 變壓器

12、類型的選擇“中電制造”SG10系列非包封H級(jí)干式變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)（頻率均為50Hz）電壓組合高壓（kV）：3,6,6.3,6.6,10,10.5,11，高壓分接范圍%：±5或±2×2.5%低壓（kV）：0.4 聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)：Y,yn0或D，yn11 絕緣水平LI75AC35/AC3型號(hào)及容量KVA空載損耗W負(fù)載損耗W（145）負(fù)載損耗W（120）空載電流%聲級(jí)（LPA）dB短路阻抗%器身重量kgSG10-100/10400157014670.80404600SG10-160/10540212019800.80424760SG10-200/10620252023540.

13、80424920SG10-250/10720275025690.704441080SG10-315/10880346032320.704641230SG10-400/10970398037180.604641510SG10-500/101160487045500.604741740SG10-630/101290595055590.604761930SG10-800/101520695064930.504862260SG10-1000/101760812075860.504862750SG10-1250/102080969090520.504963140SG10-1600/10244011730

14、109580.505063820SG10-2000/10332014450134500.405064490SG10-2500/10400017170160400.405165480故選擇型號(hào)為SG10-1600/10的變壓器。4 電氣主接線設(shè)計(jì)4.1 電氣主接線的基本要求電氣主接線必須滿足可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求。4.2 電氣主接線的基本形式電氣主接線主要分為有匯流母線和無(wú)匯流母線兩大類。其中有匯流母線分為單母線接線和雙母線接線。單母線接線分為簡(jiǎn)單單母線,單母線分段，單母線帶旁路接線；雙母線接線分為簡(jiǎn)單雙母線，雙母線分段，雙母線帶旁路，3/2斷路器雙母線以及變壓器-母線接線。無(wú)匯流母

15、線分為單元及擴(kuò)大單元接線，橋型接線和角型接線。其中橋型接線分為內(nèi)橋接線和外橋接線。4.3電氣主接線方案4.3.1 電氣主接線方案的比較1.簡(jiǎn)單單母線接線：6-10kV配電裝置的出線不超過(guò)5回時(shí)。因?yàn)橛?個(gè)用電或車間單位，出線超過(guò)5回，不能使用。2.單母線分段接線：6-10kV配電裝置總出線回路數(shù)為6回及以上時(shí)，每一分段上所街的總?cè)萘浚灰顺^(guò)25MW。單母線分段接線能提高供電的可靠性。當(dāng)任一段母線或某一臺(tái)母線隔離開關(guān)故障及檢修時(shí)、自動(dòng)或手動(dòng)跳開分段斷路器QF，僅有一半線路停電，另一段母線上的各回路仍可正常運(yùn)行。重要負(fù)荷分別從兩段母線上各引出一條供電線路，就保證了足夠的供電可靠性。兩段母線同時(shí)故

16、障的概率很小，可以不予考慮。當(dāng)可靠性要求不高時(shí)，也可用隔離開關(guān)QS將母線分段，故障時(shí)將會(huì)短時(shí)全廠停電，待拉開分段隔離開關(guān)后，無(wú)故障段即可恢復(fù)運(yùn)行。單母線分段接線除具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和方便的優(yōu)點(diǎn)，可靠性又有一定程度的提高，因此在中、小型發(fā)電廠和變電所中仍被廣泛應(yīng)用。3.雙母線接線：6-10kV配電裝置，當(dāng)短路電流較大，出線需帶電抗器時(shí)；或當(dāng)變電站裝有兩臺(tái)變壓器，6-10kV線路為12回及以上時(shí)。因?yàn)槌鼍€數(shù)沒(méi)有超過(guò)12回且只有一臺(tái)變壓器，短路電流也不大，故不采用雙母線接線。4.雙母線分段接線：廣泛應(yīng)用于中、小型發(fā)電廠的6-10kV發(fā)電機(jī)電壓母線。這種接線將雙母線接線的工作母線分為兩段，可看做是單母線分

17、段和雙母線相結(jié)合的一種形式，它增加了一臺(tái)分段斷路器和一臺(tái)母聯(lián)斷路器。雙母線分段接線具有單母線分段和雙母線兩者的特點(diǎn)，任何一段母線故障或檢修時(shí)仍可保持雙母線并列運(yùn)行，有較高的可靠性和靈活性。4.3.2 電氣主接線方案的確定綜上所述，為了更好的滿足電氣主接線的基本要求，可將進(jìn)線端10kV處采用雙母線分段接線，出線端0.4kV處采用單母線分段接線方式5 短路電流計(jì)算5.1 短路電流計(jì)算的目的 為了保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，在設(shè)計(jì)選擇電氣設(shè)備時(shí)，都要用可能流經(jīng)該設(shè)備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，以保證該設(shè)備在運(yùn)行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動(dòng)力的巨大沖擊。同時(shí)，為了盡快切斷電源對(duì)短路點(diǎn)的

18、供電，繼電保護(hù)裝置將自動(dòng)地使有關(guān)斷路器跳閘。繼電保護(hù)裝置的整定和斷路器的選擇，也需要準(zhǔn)確的短路電流數(shù)據(jù)。5.2 短路計(jì)算的假設(shè)條件1.在短路過(guò)程中，所有發(fā)電機(jī)電勢(shì)的相位及大小均相同，亦即在發(fā)電機(jī)之間沒(méi)有電流交換，發(fā)電機(jī)供出的電流全部是流向短路點(diǎn)的。而所有負(fù)荷支路則認(rèn)為都已斷開。2.不計(jì)磁路飽和。這樣，系統(tǒng)中各元件的感抗便都是恒定的、線性的，可以運(yùn)用疊加原理。3.不計(jì)變壓器勵(lì)磁電流。4.系統(tǒng)中所有元件只計(jì)入電抗。但在計(jì)算短路電流非周期分量衰減時(shí)間常數(shù)，或者計(jì)算電壓為1kV以下低壓系統(tǒng)短路電流時(shí)，則須計(jì)及元件的電阻。5.短路皆為金屬性短路，即不計(jì)短路點(diǎn)過(guò)渡電阻的影響。6.三相系統(tǒng)是對(duì)稱的。對(duì)于不對(duì)

19、稱短路，可應(yīng)用對(duì)稱分量法，將每序?qū)ΨQ網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化成單相電路進(jìn)行計(jì)算。5.3 短路點(diǎn)的確定5.4 短路電流計(jì)算按無(wú)窮大系統(tǒng)供電計(jì)算短路電流。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，標(biāo)幺值符號(hào)*全去掉。1.短路點(diǎn)1（1）確定標(biāo)幺值基準(zhǔn)：（2）計(jì)算各主要元件的電抗標(biāo)幺值：系統(tǒng)電抗（取斷路器）10kV線路電抗（LGJ-35） x=0.389/km（3）求三相短路電流和短路容量：a.總電抗標(biāo)幺值：b.三相短路電流周期分量有效值：c.其他三相短路電流值：d.三相短路容量：2.短路點(diǎn)2（1）確定標(biāo)幺值基準(zhǔn)：（2）計(jì)算短路電流中各元件的電抗標(biāo)幺值：a.系統(tǒng)電抗：b.10kV線路電抗：c.110/10kV電力變壓器電抗（）：（3）求三相短路電

20、流和短路容量：a.總電抗標(biāo)幺值：b.三相短路電流周期分量有效值：c.其他三相短路電流：d.三相短路容量：3.短路點(diǎn)3（1）確定標(biāo)幺值基準(zhǔn)：（2）計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值：a.系統(tǒng)電抗：b.10kV線路電抗：c.110/10kV電力變壓器電抗（）：d.10kV廠內(nèi)架空線路電抗（給變電所供電）：因這段10kV架空線路很短，l0，電抗可不計(jì)。則e.10/0.4kV電力變壓器（1000kVA變壓器）：（3）計(jì)算三相短路電流和短路容量a.總電抗標(biāo)幺值：b.三相短路電流周期分量有效值：c.其他三相短路電流d.三相短路容量三相短路電流計(jì)算列表短路點(diǎn)計(jì)算三相短路電流（kA）三相短路容量（MVA）短路點(diǎn)114.2

21、514.2514.2536.321.5259短路點(diǎn)22.32.32.35.93.527.0短路點(diǎn)32424244426.216.86 選擇主要電氣設(shè)備100/10kV的10kV出線設(shè)備的選擇計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器SN10-10隔離開關(guān)GN6-10T/400電流互感器LA-10避雷器FZ-10U=10kV10kV10kV10kV10kVI=39.3A630A400A40/516kA300MVA40kA52A10/0.4kV的10kV進(jìn)線設(shè)備的選擇計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器SN10-10隔離開關(guān)GN6-10T/200電流互感器LA-10備注U=10kV10kV10kV10kV采用GG-10-54高壓開關(guān)柜I=33.5A630A200A40/516kA300MVA40kA25.5kA0.4kV設(shè)備的選擇計(jì)算數(shù)據(jù)低壓斷路器DZ20Y-1250隔離開關(guān)HD